2020高中物理 第五节 电功率

2020高中物理 第五节 电功率

第五节　电功率 ‎ ‎1．知道电功的概念，能用其表达式进行有关计算．‎ ‎2．知道电功率的概念，能用其表达式进行有关计算．‎ ‎3．知道焦耳定律，能用其表达式进行有关计算．‎ ‎4．体会电功与电热的区别．‎ ‎5．了解焦耳定律在生活生产中的应用．‎ ‎1．所谓电流做功，实质上是导体中的电场对自由电荷的力在做功．‎ ‎2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路电压、电路中的电流、时间三者的乘积，即W＝UIt．‎ ‎3．电热Q＝I2Rt，热功率P＝I2R．‎ ‎4．在纯电阻电路中，如由白炽灯、电炉丝等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时W＝Q，则计算电功和电热时，可采用公式W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t＝Pt中的任一形式进行计算．‎ 在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，但仍遵从能量守恒．此时有W＞Q，则计算电功只能用公式W＝UIt，计算电功率只能用公式P＝UI 进行计算；计算电热只能用公式Q＝I2Rt，计算电热功率只能用公式P＝I2R进行计算．‎ ‎5．闭合电路中能量转化关系：EI＝U外I＋U内I，电源提供的能量一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能量；另一部分消耗在内电阻上，转化为内能．电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力．‎ 电饭煲省电小窍门 现在市面上的电饭煲分为两种：一种是机械电饭煲，另外一种是电脑电饭煲．使用机械电饭煲时，电饭煲上盖一条毛巾，注意不要遮住出气孔，这样可以减少热量损失．当米汤沸腾后，将按键抬起利用电热盘的余热将米汤蒸干，再摁下按键，焖15分钟即可食用．电饭煲用完后，一定要拔下电源插头，不然电饭煲内温度下降到70度以下时，会自动通电，这样既费电又会缩短使用寿命．尽量选择功率大的电饭煲，因为煮同量的米饭，700瓦的电饭煲比500瓦的电饭煲要省时间．电脑电饭煲一般功率较大，在800瓦左右，从而节能，但价格稍贵，一般都在500元至800元之间．‎ 电视机省电小窍门 电视机节能可以通过如下几条途径：首先控制好对比度和亮度．一般彩色电视机最亮与最暗时的功耗能相差30瓦至50瓦，建议室内开一盏低瓦数的日光灯，‎ 把电视对比度和亮度调到中间为最佳．其次控制音量，音量大，功耗高．第三个省电的办法是观看影碟时，最好在AV状态下．因为在AV状态下，信号是直接接入的，减少了电视高频头工作，耗电自然就减少了．第四是看完电视后，不能用遥控器关机，要关掉电视机上的电源，因为遥控关机后，电视机仍处在整机待用状态，还在用电，一般情况下，待机10小时，相当于消耗半度电．最后是给电视机加防尘罩．这样可防止电视机吸进灰尘，灰尘多了增加电耗．‎ 空调省电小窍门 ‎1．空调使用过程中温度不能调得过低．因为空调所控制的温度调得越低，所耗的电量就越多，故一般把室内温度降低6至7度就行了．‎ ‎2．制冷时室温定高1度，制热时室温定低2度，均可省电10%以上，而人体几乎觉察不到这微小的差别．‎ ‎3．设定开机时，设置高冷/高热，以最快达到控制目的；当温度适宜时，改中、低风、减少能耗，降低噪音．‎ ‎4．“通风”开关不能处于常开状态，否则将增加耗电量．‎ ‎5．少开门窗可以减少房外热量进入，利于省电．‎ ‎6．使用空调器的房间，最好使用厚质地的窗帘，以减少凉空气散失．‎ ‎7．室内、外机连接管不超过推荐长度，可增强制冷效果．‎ ‎8．安装空调器要尽量选择房间的阴面，避免阳光直射机身．如不具备这种条件，应给空调器加盖遮阳罩．‎ ‎9．定期清除室外散热片上的灰尘，保持清洁．散热片上的灰尘过多，可大幅度增加耗电量．‎ 冰箱省电小窍门 目前市场上出现的A＋＋级节能冰箱比普通的冰箱要省电．家庭用的节能冰箱一般消耗0.5～0.8度/天，而普通冰箱一般耗电1～1.5度/天，大约可以省一半电．另外，使用冰箱的过程中，应注意以下问题：‎ ‎1．冷藏物品不要放得太密，留下空隙利于冷空气循环，这样食物降温的速度比较快，减少压缩机的运转次数，节约电能．‎ ‎2．在冰箱里放进新鲜果菜时，一定要把它们摊开．如果果菜堆在一起，会造成外冷内热，就会消耗更多的电量．‎ ‎3.对于那些块头较大的食物，可根据家庭每次食用的份量分开包装，一次只取出一次食用的量，而不必把一大块食物都从冰箱里取出来，用不完再放回去．反复冷冻既浪费电力，又容易对食物产生破坏．‎ ‎4.解冻的方法有水冲、自然解冻等几种．在食用前几小时，可以先把食物从冷藏室(4度左右)里拿到微冻室(1度左右)里，因为冷冻食品的冷气可以帮助保持温度，减少压缩机的运转，从而达到省电目的．‎ 冰箱的摆放也有讲究，一般应该注意以下两个问题：‎ ‎1.在摆放冰箱时，一般应在两侧预留5～10厘米、上方10厘米、后侧10厘米的空间，可以帮助冰箱散热.‎ ‎2．不要与音响、电视、微波炉等电器靠得太近．‎ 一、单项选择题 ‎1．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是(D)‎ A．通过的电流大的灯泡 B．两端电压大的灯泡 C．电阻值大的灯泡 D．消耗电功率大的灯泡 解析：在电路中灯泡的亮度是由实际功率的大小决定的．‎ ‎2．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是(B)‎ A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q＝I2Rt D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt 解析：在非纯电阻电路中，电功大于电热，计算电功只可用公式W＝UIt.‎ ‎3．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为(D)‎ A.1.80×103 J B．1.10×104 J C．1.32×104 J D．1.08×105 J ‎4．有四个电源，电动势均为8 V，内阻分别为1 Ω、2 Ω、4 Ω、8 Ω，今要对R＝2 Ω的电阻供电，问选择内阻为多大的电源才能使R上获得的功率最大(A)‎ A．1 Ω B．2 Ω C．4 Ω D．8 Ω 解析：“外电阻等于内电阻(R＝r)时，外电路上的电功率有最大值”只适用于电源确定而外电阻可选择的情形，而本题实属外电阻确定而电源内阻可选的情况，两者意义不同，不可混为一谈．由P＝I2R可知，R上消耗的功率P＝R＝2.显然，r取最小值1 Ω时，P有最大值，应选A项．‎ 二、不定项选择题 ‎5．关于电功和电功率以下说法正确的是(ACD)‎ A．含有电动机的电路中电功要用公式W＝UIt来计算 B．在一切电路中电功都等于电热 C．对任何用电器，电功率公式P＝UI均适用 D．当二极管两端加的电压为U，流过它的电流为I，此时二极管的电阻可以用R＝来计算 解析：计算电功的公式就用W＝UIt，A项正确．在非纯电阻电路中电功大于电热，B项错误．从公式出发知C、D两项正确．‎ ‎6．在如图所示的图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路．由图象可知(ABCD)‎ A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B．电阻R的阻值为1 Ω C．电源的输出功率为4 W D．电源的效率为66.7 %‎ 解析：直线Ⅰ与纵轴的交点表示电源电动势，为3 V，直线Ⅰ的斜率的绝对值表示电源内阻，为0.5 Ω，选项A正确；直线Ⅱ的斜率表示电阻R的阻值为1 Ω，选项B正确；电源输出电压为U＝2 V，电流为2 A，电源输出功率为4 W，选项C正确；电源效率η＝＝＝×100 %≈66.7 %，选项D正确．‎ ‎7．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V，40 W”的灯泡，下列说法正确的是(BD)‎ A．接在110 V的电路中时的功率为20 W B．接在110 V的电路中时的功率为10 W C．接在440 V的电路中时的功率为160 W D．接在220 V的电路中时的功率为40 W ‎8．(2020·深圳模拟)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机绕线电阻R2＝10 Ω，当开关S断开时，电流表的示数是I1＝‎0.5 A；当开关S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足(BD)‎ A．I＝‎1.5 A B．I<‎‎1.5 A C．P＝15 W D．P<15 W 解析：当开关S断开时，电动机没有通电，欧姆定律成立，所以电路两端的电压U＝I1R1＝10 V；当开关S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压U＝10 V，通过电动机的电流应满足U-I2>IR2，故I2<1 A；所以电流表的示数I<1.5 A，电路消耗的电功率P＝U-I<15 W，故B、D两项正确，A、C两项错误．‎ 三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎9．规格为“220 V，36 W”的排气扇，线圈的电阻为40 Ω，求接上220 V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率分别为多少？‎ 解析：由P＝U-I，得电流为I＝＝ A，‎ 热功率为P热＝I2R＝1 W，‎ 机械功率为P机械＝P－P热＝35 W.‎ 答案：1 W　35 W ‎10．如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V，16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1 Ω.求：‎ ‎(1)路端电压；‎ ‎(2)电源的总功率；‎ ‎(3)电动机的输出功率．‎ 解析：分析电路可知灯泡与电动机呈并联关系，为非纯电阻电路．‎ ‎(1)因为灯泡恰能正常发光，故其两端电压(即路端电压)为8 V.‎ ‎(2)电路中总电流I＝＝ A＝‎4 A，‎ 则电源的总功率为P＝EI＝10×4 W＝40 W.‎ ‎(3)通过灯泡的电流IL＝＝ A＝‎2 A，‎ 通过电动机的电流IM＝I－IL＝2 A，‎ 电动机的热功率P热＝IR0＝22×1 W＝4 W，‎ 电动机的输出功率P出＝UIM－P热＝8×2 W－4 W＝12 W.‎ 答案：(1)8 V　(2)40 W　(3)12 W ‎